基于銻化物Ⅱ類(lèi)超晶格結(jié)構(gòu)的中遠(yuǎn)紅外探測(cè)器,由于其優(yōu)異的性能而受到廣泛的關(guān)注和研究。綜述了銻化物Ⅱ類(lèi)超晶格中遠(yuǎn)紅外探測(cè)器的探測(cè)機(jī)理、材料結(jié)構(gòu)、器件性能和當(dāng)前的應(yīng)用情況,介紹了其在中遠(yuǎn)紅外雪崩光電探測(cè)器領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。銻化物Ⅱ類(lèi)超晶格探測(cè)器的部分性能指標(biāo)已接近、甚至超過(guò)了碲鎘汞探測(cè)器,并在部分紅外裝備上得到了應(yīng)用。而基于銻化物Ⅱ類(lèi)超晶格的雪崩光電探測(cè)器件在中遠(yuǎn)紅外弱光探測(cè)領(lǐng)域尚處于起步階段,與碲鎘汞探測(cè)器相比還有很大差距,但同時(shí)也呈現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Α?nbsp;

【文章來(lái)源】：激光技術(shù). 2020,44(06)北大核心CSCD

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銻化物及常見(jiàn)半導(dǎo)體材料的晶格常數(shù)和禁帶寬度[3]

除了晶格常數(shù)相近,6.1? Ⅲ-V族半導(dǎo)體材料還具有獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu),即不同的材料帶隙差異極大,且導(dǎo)帶和價(jià)帶的位置錯(cuò)落交替,如InSb禁帶完全包含于AlSb之中,而GaSb的價(jià)帶則比InAs導(dǎo)帶還高,如圖2所示。由此通過(guò)不同的材料相互組合可以形成多樣的Ⅰ類(lèi)(如AlSb/GaSb等)和Ⅱ類(lèi)(如InAs/AlSb等禁帶錯(cuò)位型和InAs/GaSb等禁帶錯(cuò)開(kāi)型)能帶結(jié)構(gòu),為銻化物超晶格開(kāi)展能帶工程設(shè)計(jì)提供了豐富的操作空間[5]。2 銻化物T2SL

將構(gòu)成Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)能帶結(jié)構(gòu)的銻化物薄膜材料交替生長(zhǎng)即可形成Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)兩種超晶格結(jié)構(gòu)。其中以InAs/GaSb為代表的禁帶錯(cuò)開(kāi)型T2SL中InAs層的導(dǎo)帶低于GaSb層的價(jià)帶,因此該結(jié)構(gòu)的電子主要集中在InAs層,空穴主要集中在GaSb層,由此實(shí)現(xiàn)了電子和空穴的物理隔離,從而使其表現(xiàn)出許多獨(dú)特的性質(zhì)[6]。與體材料不同,由于T2SL的各層厚度(亞納米至幾納米)小于該材料中電子的德布羅意波長(zhǎng)(幾十納米),相鄰薄層中的電子(空穴)波函數(shù)將發(fā)生重疊,從而使各層中原本分立的能級(jí)相互作用形成微帶(第一導(dǎo)帶E1、第一重空穴帶(heavy hole,HH)HH1、第一輕空穴帶(light hole,LH)LH1等)。銻化物T2SL紅外探測(cè)器即利用電子在微帶間躍遷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外入射光的探測(cè),如圖3所示[7]。對(duì)任何利用電子躍遷原理工作的光子型探測(cè)器而言,隨著工作溫度的升高,最終的性能極限都將受限于其中載流子的俄歇復(fù)合。而基于禁帶錯(cuò)開(kāi)型銻化物T2SL的紅外探測(cè)器由于理論上實(shí)現(xiàn)了電子和空穴的物理隔離,這樣可以極大地抑制俄歇復(fù)合,降低與之相關(guān)的暗電流,提高工作溫度,突破HgCdTe紅外探測(cè)器所能達(dá)到的性能極限,使其具有超越HgCdTe探測(cè)器性能的潛力。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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